چاپ

پیام سپاهان - باروری ابرها (Cloud Seeding) که به عنوان شاخه‌ای از علم تعدیل آب و هوا(Weather Modification) شناخته می‌شود، در بسیاری از کشورهای جهان مورد آزمایش قرار گرفته و به عنوان یکی از راه‌های رسیدن به آب مطرح است.
به گزارش ایسنا-منطقه اصفهان، تولید باران مصنوعی شامل چند مرحله است. نخستین مرحله استفاده از مواد شیمیایی برای تحریک توده هوا است تا به سمت بالای منطقه مورد هدف بروند و ابرها را تشکیل دهند. این مواد شیمیایی بخارات آبی را جذب و به فرایند متراکم شدن آنها کمک می‌کنند. موادی مانند کلسیم اکسید، ترکیبی از اوره و آمونیوم نیترات یا کلسیم کلرید کربنات را می‌توان نام برد.
در مرحله دوم توده ابر ساخته شده توسط اوره، یخ خشک، نمک آشپزخانه و ...، تراکم ابرها را افزایش می‌دهند و در مرحله آخر برای بارش مصنوعی، مواد شیمیایی بسیار سرد مانند یخ خشک یا iodide به صورت قوطی‌های تحت فشار بر روی ابرها ریخته می‌شود تا دانه‌های آب را ساخته و آن‌ها را به صورت باران ایجاد کنند.
برای ساده کردن این فرایند، به این مثال توجه کنید. فرض کنید که یک تانک آب با ناخالصی‌ها و ذرات گرد و خاک دارید که بر روی آن شناورند. زمانی‌که زاج را به تانک آب اضافه می‌کنید، ناخالصی‌ها ته نشین می‌شوند. با اضافه کردن زاج، ذرات با هم برخورد کرده، سنگین و ته نشین می‌شوند. ذرات باردار معلق هستند و آنقدر کوچکند که نمی‌توانند به صورت باران فرود بیایند. مواد ذکر شده در بالا سبب می‌شود تا این ذرات با هم برخورد کرده و به هم بچسبند، سنگین شده و به صورت باران ببارند.
ابرها معمولا شامل قطرات بسیار کوچک آب هستند که نمی‌توانند به صورت باران ببارند، در این شرایط ابرها پایدار هستند. قطرات باران یک میلیون بار سنگین‌تر از قطرات ابر است و باران تنها زمانی ایجاد می‌شود که قطرات ابر توسط مکانیسمی با هم جمع شوند و قطرات بزرگتر و سنگین‌تر را بسازند.
مکانیسم بادارکردن ابرها وابسته به تفاوت در فشار بخار یخ و آب بسیار سرد در یک دما است. اگر کریستال‌های یخ در یک ابر بسیار سرد تشکیل شوند، آب حاصل از قطرات، تبخیر شده و به سمت کریستال‌های یخ مهاجرت می کنند، در آنجا رشد کرده و با به هم چسبیدن با قطرات دیگر سرعت رشد کردنشان افزایش می یابد و سرانجام ذوب شده و به صورت قطرات باران در می آیند. حضور هسته‌های یخ تعیین می‌کند که آیا کریستال‌های یخ در یک ابر بسیار سرد تشکیل شوند یا نه. کریستال‌های یخ تشکیل شده به صورت طبیعی در دمای منفی 10 تا منفی 30 درجه سانتیگراد تشکیل می شوند. در دمای بالاتر، یخ های تشکیل دهنده هسته در اتمسفر کم هستند و یا ابر در بالای ابرهای بسیار سرد قرار داشته و دردسترس هسته های یخ فعال قرار ندارد. باید این امکان وجود داشته باشد که بارش را با معرفی کریستال‌های یخ یا هسته های مصنوعی آغاز کرد.
برای به کارگیری این شیوه، اصولی در نظر گرفته می شوند که شامل موارد زیر است:
باردارکردن استاتیک: یک عامل کریستاله کننده در ابر با هدف تشکیل هسته ای است که فریز شدن بیشتر را افزایش می دهد. این هسته ها با فریز شدن قطرات آب که در اطراف هسته قرار دارد ،رشد کرده و وقتی به یک اندازه خاص رسید به صورت برف یا باران می بارد.
باردار کردن دینامیک: عامل کریستاله کننده وارد ابر می شود تا فریز شدن آب بسیار سرد را افزایش دهد. این اصل فرض می کند که آزاد سازی توسط فرایند فریز کردن ،عمق نفوذ و شدت توده ابر را افزایش داده و سبب بارش باران می شود.
باردارکردن هیگرواسکوپیک: ابرها با عواملی بارور می شوند که به عنوان هسته های هیدروسکوپیک عمل می کنند. این هسته ها به هم خوردن و در هم امیختگی قطرات کوچک آب را افزایش داده که منجر به تشکیل قطرات بزرگتر شده و باران را ایجاد می کنند.
معرفی انواع روش‌های باردار کردن ابرها
باردارکردن ابر نیز انواع مختلفی دارد.
یخ خشک: با انداختن پلت های یخ خشک در ابرها و ایجاد تعداد زیاد کریستالهای یخ برای ظاهر شدن خود به خودی موفق است. یخ خشک دی اکسید کربن فریز شده جامد با دمای منفی 80 درجه با اندازه 0.5 تا یک سانتی متر است. آنها در امتداد ابرها سقوط می کنند و موجب تشکیل صفحه ای از کریستالهای یخ می شوند. این روش برای تحریک بارندگی از ابرهای کومولوس کاربرد دارد و در بالای سر این ابرها دمای کمتر از منفی پنج درجه را تامین می کنند و ابرها برای بیش از سی دقیقه دوام خواهند داشت.
یدید نقره: کریستالهای یدید نقره به عنوان هسته تشکیل دهنده یخ در دمای پایین تر از منفی پنج درجه با تولید تعداد 10 به توان 15 در واحد گرم یدید نقره عمل می کنند. زمانی که این مواد به ابرهای بسیار سرد می رسند، به محض اینکه دما به زیر منفی 4 درجه برسد، برخی کریستالهای یخ ایجاد می شوند، اما تشکیل آن با کاهش دما سریعا افزایش می یابد. دلیل استفاده از یدید نقره داشتن ساختار فیزیکی یکسان با کریستاهای یخ طبیعی است.
Cloud seeding: توسط یدید نقره از طرق ژنراتورهای مستقر در زمین یا از طریق ژنوراتورهای هوابرد عمل می کند. جایگزین دیگری برای یدید نقره به عنوان هسته مصنوعی، یدید سرب، سولفید مس، اکسید مس، آمونیوم فلورید، کادمیوم فلورید، کادمیوم یدید و کادیوم یدین است. این موارد کارایی یدید نقره را ندارند.
Cloud seeding گرم: فرایندی است که هسته قطرات تا شعاع چند میکرون با به هم آمیختگی بین قطرات رشد می کنند. زمانیکه قطرات تا 40 میکرودیا رشد کردند ، توانایی برخورد با قطرات کوچک را دارند و متحد شوند. زمانیکه قطرات به اندازه 60 میکرودیا می رسند، به هم آمیختگی غالب می شود. به هم آمیختگی عامل اصلی رشد قطرات باران در ابرهای گرم است. در این روش، حضور قطرات بزرگ آب برای آغاز فرایند در هم آمیختگی لازم است و برخی ابرها در این فرایند شرکت نمی کنند و یا به طور ناکارا این فرایند را انجام می دهند که منجر به فقدان قطرات بزرگتر آب می شود. این نقص را می توان با معرفی قطرات آب یا هسته های هیگرواسکوپیک اصلاح کرد. ذرات نمک سه میکرونی در هوای اشباع شده ابر به آب نمک 50 میکرونی تبدیل می شوند، قطرات آب 30-20 میکرونی از طریق هواپیماها با سرعت 30 گالون در دقیقه برای ایجاد باران به ابر وارد می کنند.
مطالعات نشان می دهد که cloud seeding با یدید نقره یا یخ خشک در مورد ابرهای سرد و سدیم کلرید یا قطرات آب ریز در مورد ابرهای گرم می تواند تشکیل باران را تحریک کند. با این وجود، تجربیات جزئی حاکی از این است که این روش در زمان خشکسالی در طی فصلهای محصول پیشنهاد نمی شود.
Marine cloud brightening: باردار کردن ابرهای استراتوکومولوس دریایی با ذرات آب با اندازه میکرومتر و ابعاد یکواخت است که ممکن است حوزه های آبی و طول عمر آنها را تقویت کند. این فرایند سبب حفظ یخ های قطبی می شود. مزایای دیگر آن تضعیف طوفان و کاهش سفید شدن مرجانی است.
باردار کردن ابرهای سیروس : علاوه بر ابرهای استراتوکومولوس، ابرهای سیروس را نیز بارور می کند. هدف از این کار کمک به سرد کردن زمین و جلوگیری از کم شدن یخ در قطب شمال است. همچنین این ابرها سبب کاهش اثر گلخانه ای نیز می شوند و این عمل را با به دام انداختن پرتوهای مادون قرمز انجام می دهند.
بارور کردن با استفاده از موجودات زنده: به منظور باردار کردن ابرها همچنین می توان از باکتری ها به منظور یخ زدگی و بارش استفاده کرد.
Aerial cloud seeding: فرایند انتقال یک عامل توسط هواپیما در سطح یا بالای ابر است. این فرایند اجازه می دهد تا عاملهای بارورسازی به طور مستقیم به بالای ابرهای بسیار سرد تزریق شود. این عمل می تواند با آزادسازی بذر در سطح ابر انجام شود.
Ground –based cloud seeding: این فرایند شامل باردارکردن ابرها از زمین است که یک مورد مناسب برای تیمار ابرهای قرار گرفته در سطوح پایین تر است. دو نوع از این روش وجود دارد. ژنراتورهای زمینی کنترل شده از راه دور و کنترل شده به صورت دستی. این ژنرتورها برای باردار کردن ابرهای orographic در مناطق هموار استفاده می شود. در مورد کنترل از راه دور ، سیستم کنترلی از یک لینک ارتباطی مانند iridium استفاده می کند. روش ارتباطی توسط موقعیت تعیین می شود و لینک داده ها در میکروپردازشگرها تعبیه شده تا به طور کامل از راه دور کنترل شود. یک کامپیوتر قرار گرفته در مرکز کنترل لحظه به لحظه سیستم ‏را به منظور دسترسی به وضعیت سیستم و شرایط آب و هوایی بهینه برعهده دارد. در این روش از امونیوم پرکلرات، پودر روی، پودر الومینیوم، یدید نقره ، یدید مس و یدید امونیوم استفاده می شود. در مورد کنترل دستی نیاز به لینک ارتباطی، میکروپردازشگرها و یا دستگاه جمع آوری داده های مربوط به آب و هوا وجود ندارد. وظیفه ساده اجرا توسط پرسنل است و در این روش از محلولی شامل یدیدی نقره، استون و سدیم یدید برای بارور کردن ابرها استفاده می شود. تنها استون در لیست مواد خطرناک گزارش شده توسط آژانس محافظت محیط زیست قرار دارد. بنابراین استون در یک روشی انتقال می یابد که برای مردم و محیط زیست خطر قابل توجهی نداشته باشد.
پس از انتقال، استون به دی اکسید کربن و اب شکسته می شود. به علت محدودیت در محدوده مکانی، استفاده از روش اتوماتیک ممکن است شدنی نباشد. درروش دستی می توان مقدار زیاد مواد بارورکننده را در منطقه وسیع پراکنده کرد. با این حال، این عمل، پرسنل را در معرض مواد خطرناک قرار می دهد و یکی از عوارض این مواد مشکل د رپوست به صورت درماتیست است. بنابراین کارگران باید اقدامات ایمنی را انجام داده و از دستکش و ماسک استفاده کنند. در برخی موارد مانند استفاده از CaO به عنوان ماده باردار کننده نیاز به پوشیدن لباس مخصوص است . در این روش از سه نوع پرسنل استفاده می شود. گروه اول کادر پرواز هستند. گروه دوم خدمه ای هستند که مواد باردار کننده ابر را پخش می کنند و گروه سوم مهندسانی هستند که مسئول شناسایی ابر مناسب برای بارداکردن هستند. معمولا سه یا چهار کارمند در کابین خلبان و 12خدمه در عقب هواپیما قرار دارند. هر پرواز دو تا سه ساعت طول می کشد و زمان پخش کردن مواد نیز 60 تا 90 دقیقه به طول می انجامد. خدمه پخش کننده شامل هفت نفر هستند که یک نفر به عنوان سرپرست و دو نفر مسئول حمل مواد باردار کننده به مکان مورد نظر، دو نفر مسئول باز کردن در ظرفها و دو نفر مسئول پخش کردن مواد هستند. به همین علت پرسنل به طور مستقیم با این موا در تماس هستند.
منابع: weathermodification، 2016 Cloud Seeding FAQ’s، HowStuffWorks.
aastha C, Essay on Cloud Seeding: Meaning, History and Types Atmosphere,Geography,geography notes
Ng W T, Koh D, Occupational contact dermatitis in manual cloud seeding operations,Singapore Med J 2011; 52(5) : e85
انتهای پیام